华侨大学陈爱政教授和广州市第一人民医院杨蕊梦教授：超临界流体技术制备含硒聚合物药物载体用于ICG光动力治疗的研究

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硒（Se）是一种半金属元素，具有与硫相近的化学性质。相比于二硫键，双硒键具有更低的化学键能，这些特征赋予了双硒聚合物对光、氧化剂、还原剂以及X射线等刺激表现出多重响应性，因此双硒聚合物的响应性生物医用材料在肿瘤治疗中具有巨大的发展潜力。但由于双硒键过于敏感的化学特性，使得其不利于加工及使用。迄今为止，关于环保高效的双硒聚合物药物载体制备工艺的研究报道仍不多见。

最近，华侨大学生物材料与组织工程研究所陈爱政教授团队与华南理工大学/广州市第一人民医院主任医师杨蕊梦教授团队利用超临界二氧化碳流体（SC-CO₂）技术成功制备了双硒聚合物药物载体（ICG-PSe NPs）（图1）用于实现吲哚菁绿（ICG）的靶向递送及刺激响应释放，并探索了其用于乳腺癌的光动力治疗效果。基于SC-CO₂技术所发展的绿色、环保造粒新工艺，在医药领域已显示出巨大潜力和优势。此外，由于SC-CO₂较低的临界压力（7.38 MPa）和临界温度（31.26℃）不会使双硒键断裂，能够在短时间内方便快捷地制备双硒官能团结构的药物载体并保持聚合物活性。该聚合物载体能够高效地负载ICG，经尾静脉注射后富集于肿瘤组织并发挥光动力治疗的作用，而光动力治疗产生的活性氧（ROS）会进一步刺激双硒键的断裂，促进ICG在肿瘤组织中释放，从而增强光动力治疗的效果。

图1. (A)含硒聚合物的制备以及(B)超临界流体技术的造粒过程

首先，利用硒粉制备硒醇化合物（HO-SeSe-OH），并基于此制备含双硒的聚己内酯（PCL-SeSe-PCL）进一步与羧基PEG反应制备含双硒键的两亲性嵌段聚合物（PSe）；接着，利用超临界流体抗溶剂法（Supercritical anti-solvent, SAS）成功制备了分散性良好、粒径可控的聚合物纳米载体，具有较好的光热转换效率（图2）。

图2. (A)双硒聚合物的核磁共振氢谱图；(B)ICG-PSe NPs的扫描电镜图；(C)ICG-PSe NPs的透射电镜图；(D) ICG-PSe NPs的光热性能曲线，(E) ICG-PSe NPs的热成像图

体外实验结果表明，ICG-PSe NPs具有良好的生物相容性，与不含双硒聚合物药物载体相比，在808 nm激光的照射下，能够产生更多的ROS，进而更高效地杀伤肿瘤细胞（图3）。

图3. (A) ICG-PSe NPs的细胞毒性；(B) ICG-PSe NPs的光动力细胞毒性（808 nm）；(C)ICG-PSe NPs体外光动力ROS染色图；(D) ICG-PSe NPs体外光动力活死细胞染色图

经尾静脉注射后，与游离的ICG相比，ICG-PSe NPs在肿瘤组织的荧光信号强度明显增强且持续到48 h，显著地提高了药物在肿瘤组织的蓄积，进而提高了ICG的光动力抗肿瘤疗效（图4）。

图4. 经尾静脉注射后小鼠体内近红外荧光成像分布情况。(A)用药及成像时间表；(B)纳米颗粒给药后0、2、6、8、12、24和48 h肿瘤部位的荧光信号图；(C)体外荧光图像；(D)注射后48小时主要器官和肿瘤对应的平均荧光强度（*** p < 0.001）

以上相关成果以“Supercritical fluid-assisted fabrication of diselenide-bridged polymeric composites for improved indocyanine green-guided photodynamic therapy”为题近期在线发表于《Chemical Engineering Journal》。该论文第一作者为华侨大学傅超萍博士和华南理工大学在读硕士生韦瑞丽，通讯作者为华侨大学陈爱政教授和华南理工大学/广州市第一人民医院主任医师杨蕊梦教授。该研究工作得到国家自然科学基金面上项目（81971574, 81971734）、国家自然科学基金海峡联合重点项目（U1605225）及福建省生物材料科技创新团队项目的资助。

论文链接: 

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1385894720332356

作者简介：

陈爱政：博士、教授、博士生导师。

福建省优秀教师，入选国家百千万人才工程、被授予“有突出贡献中青年专家”荣誉称号。目前担任中国生物材料学会理事、中国生物材料学会复合材料分会秘书长、中国生物材料学会青年委员会委员、华侨大学生物材料与组织工程研究所所长、福建省生物材料科技创新团队带头人、福建省生物材料化工博士生导师团队带头人。主持国家自然科学基金海峡联合重点项目、面上项目等国家级课题7项，及教育部博士点基金等省部级和其他课题累计10余项。主要从事超临界流体技术及生物材料与组织工程领域的研究，已在AM, AFM, Adv Sci, Small, JCR, CEJ, AHM, Biofabrication等期刊发表SCI收录论文100余篇，获授权国家发明专利10余项。

课题组网页：

https://www.x-mol.com/groups/hqubiomat 

杨蕊梦：博士、教授、博士生导师。

影像医学与核医学专业博士，广州市第一人民医院（华南理工大学附属第二医院）放射科主任医师，博士研究生导师，广东省杰出青年医学人才，广州市青年后备人才。目前担任中华医学会放射学分会第十五届腹部学组委员，广东省医学会放射学分会第十一届委员会对比剂学组副组长，广东省医院协会医学影像中心管理专业委员会第四届委员会秘书。主要研究方向为肿瘤分子影像学与磁共振新技术成像应用。主持国家自然科学基金项目及广东省自然科学基金项目若干，迄今，在以International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics，European Radiology, ACS Applied Materials & Interfaces为代表的放射肿瘤学、放射医学及材料学领域顶级/权威期刊发表学术论文共50余篇。

个人网页：

http://www2.scut.edu.cn/lifesciences/2020/0421/c10320a373360/page.psp

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